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在新農(nóng)村建設的背景下，我國農(nóng)村面貌煥然一新，農(nóng)村的基礎設施明顯得到了改善。然而伴隨著農(nóng)民物質(zhì)生活水平提高的同時，也出現(xiàn)了許多的不協(xié)調(diào)之處：生產(chǎn)、生活垃圾隨意堆放，致使農(nóng)民的房前屋后成了垃圾場， 房屋附近的農(nóng)田也成了垃圾站，行走的道路更是充斥著五顏六色的垃圾袋。衛(wèi)生部調(diào)查顯示，目前農(nóng)村每天每人產(chǎn)生的生活垃圾量為0.86公斤，全國農(nóng)村每年的生活垃圾量接近3億噸，“垃圾圍村”已經(jīng)形成，這直接威脅到農(nóng)民的生產(chǎn)生活用地，威脅到農(nóng)民的生活環(huán)境，威脅到村莊公共事物的治理。

在垃圾收集、運輸、處理等的過程中，需要大量的資金，由于農(nóng)村居住分散，交通不便，特別是在一些山區(qū)，對垃圾進行處理的成本更高。而我國多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)財政困難，無力承擔巨額的垃圾處理費用，難以籌集垃圾處理資金。目前我國農(nóng)村垃圾處理所面臨的現(xiàn)實問題迫切需要開發(fā)一種投資成本和運行成本低，操作簡單，高效清潔的垃圾處理技術(shù)和設備。

1 .工作原理

熱解氣化爐內(nèi)燃燒層次的分布如圖 1 所示。

圖1 工作原理示意圖

熱解氣化爐從上到下, 依次為干燥層、熱解氣化層、燃燒層、燃盡層。

垃圾首先在干燥層由爐膛壁面輻射，高溫熱解氣化煙氣對流以及熱解氣化層導熱三方作用下干燥, 其中的水分揮發(fā)。

 干燥后垃圾在熱分解段和氣化燃燒段分解成一氧化碳、氣態(tài)烴類等可燃物進入混合煙氣中。熱解氣化后的殘留物( 液態(tài)焦油、較純的碳素以及垃圾本身含有的無機灰土和惰性物質(zhì)) 進入燃燒層充分燃燒。燃燒層沿高度方向可分為氧化區(qū)和還原區(qū)。氧化區(qū)內(nèi)發(fā)生碳、焦油和氧氣發(fā)生劇烈的氧化反應，燃燒溫度可達到850~1000℃，燃燒產(chǎn)生的熱量用來提供還原區(qū)、熱解氣化層和干燥層所需的熱量。還原區(qū)內(nèi)CO2和H2O被熾熱的C還原，產(chǎn)生CO，H2等可燃氣體，進入混合煙

氣中。

燃燒層產(chǎn)生的殘渣經(jīng)過燃盡層繼續(xù)燃燒完全后, 經(jīng)偏心爐排的機械擠壓、破碎, 落入灰斗進入出灰小車。熱解氣化爐產(chǎn)生的混合煙氣進入二燃室燃燒。助燃空氣，以及來自預干燥段的水蒸汽和低沸點可燃氣體由熱解氣化爐底部旋轉(zhuǎn)爐排上方一次風管送入爐膛。其中，空氣能給燃燒層提供充分的助燃氧。當燃燒過程中消耗了大量氧后, 空氣在上行至氣化段和熱分解段時繼續(xù)提供參與反應的氧。而干燥產(chǎn)生的水蒸汽可作為熱解氣化層的部分氣化劑。立式爐型和獨特的風管送風方式滿足了垃圾在關鍵的熱分解氣化階段溫度和反應空氣量( 欠氧和無氧)的條件, 并能使參與反應的垃圾維持在這個環(huán)境下足夠的時間。

由此可以看出, 垃圾在熱解氣化爐內(nèi)經(jīng)熱解后實現(xiàn)了能量的兩級分配, 熱解成分進入二燃室焚燒, 熱解后的殘留物在熱解氣化爐的燃燒段焚燒, 垃圾的熱分解、氣化、燃燒形成了沿向下運動方向的動態(tài)平衡, 在投料和排渣系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行的外部條件下, 爐內(nèi)各反

 應段的物理化學過程也連續(xù)、穩(wěn)定地進行, 因此熱解氣化爐可以連續(xù)地、正常地運轉(zhuǎn)。

煙氣進入二燃室后向上折流90°，與1級燃燒器提供的高溫旋流空氣充分混合，并繞著二燃室中心旋風器旋轉(zhuǎn)，增加氣體在二燃室的湍流程度，并劇烈燃燒；隨后煙氣經(jīng)過4次折流，依次流過2級燃燒器、3級燃燒器和4級燃燒器后，進入沉降室除塵。每級燃燒器均能提供的高溫旋流空氣，補充煙氣中的氧氣, 使熱解過程產(chǎn)生的可燃物在二燃室的富氧、高溫條件下充分燃燒。

煙氣在二燃室的停留時間超過2.0s, 焚燒溫度達到900℃左右。煙氣在二燃室中的運動狀況使得二燃室同時起到了離心除塵的作用, 煙氣中夾帶粉塵很大一部分在二燃室的沉降室中收集, 由排灰裝置排出二燃室。

工藝流程

熱解氣化成套設備由篩選裝置、（磁選裝置）、粉碎裝置、抓斗、蛟龍輸送機、一燃室、二燃室、旋轉(zhuǎn)爐排、急冷塔、引風機、（布袋除塵器）、煙囪、自動控制系統(tǒng)等組成。

垃圾經(jīng)篩選、磁選、破碎后，由抓斗送入蛟龍輸送機再輸送至一燃室的進料口，到達烘干段。

該熱解氣化爐的燃燒過程分兩個階段, **階段為缺氧狀態(tài)的熱解氣化和燃燒, 在一燃室內(nèi)進行, 工作溫度控制在 750℃ 左右, 使垃圾中的不揮發(fā)的可燃物完全燃燒, 而可燃的揮發(fā)性氣體則進入二燃室; 第二階段為過氧燃燒, 在二燃室內(nèi)進行, 工作溫度控制在900-1100℃, 使一燃室送入的可燃氣體與充足的高溫空氣混合, 形成渦流，充分燃燒產(chǎn)生高溫煙氣在煙道中多次折流，進入 1 級和 2 級沉降室除塵后，送入極冷塔快速冷卻, 其工藝流程如圖2 所示.

圖 2 小型垃圾熱解氣化裝置工藝流程方框圖

環(huán)保特性

環(huán)保性能優(yōu)異是本熱解氣化焚燒技術(shù)的**優(yōu)點, 本技術(shù)與垃圾直接焚燒技術(shù)*根本的區(qū)別就在于熱解氣化焚燒技術(shù)解決了煙氣污染問題, 無二次污染, 煙氣達標排放。尤其對抑制二惡英的產(chǎn)生有顯著效果。

由于爐排直接焚燒是一個強氧化過程, 焚燒過程中會產(chǎn)生大量的SO2、HCl 和 NOx , 同時, 因爐排無法承受 1000℃ 以上的高溫, 使焚燒的工作溫度受到限制，而 1000℃ 以下的焚燒溫度難于使二惡英完全分解。

熱解氣化焚燒技術(shù)的核心就是可抑制二惡英。其一，在二燃室內(nèi),采用過氧燃燒, 將溫度控制在 850-1000℃氣體停留時間大于 2 秒, 能使多氯聯(lián)苯類物質(zhì)、殘?zhí)康韧耆紵纸?，使二惡英殘留量極少。其二，已分解的多氯聯(lián)苯類物質(zhì)在有 CuCl2、C 原子催化的條件下，在250-300℃期間會再合成二惡英。但在一燃室內(nèi), 溫度控制在 600℃至 800℃ , 控制給氧量呈還原氣氛, 銅、鋁、鐵不會氧化, 沒有 CuO等產(chǎn)生也不會有 CuCl2 的產(chǎn)生和存在, 也就沒有使二惡英再合成的催化劑(CuO、CuC12 等化合物), 沒有了 CuCl2 和碳原子的催化，二惡英的合成也就沒有了可能。

同時熱解氣化技術(shù)還能減少 NOx 和 SO2 的排放，這是因為一燃室缺氧燃燒屬還原性氣氛，N、S 極少氧化而被殘留在渣中。而獨特的二燃室設計確保煙氣形成湍流，與空氣中的氧氣充分混合，所需空氣過量程度低，相應地減少了來自空氣的 N 源，使得 NOx 排放降低。

此外，有研究表明，熱解氣化反應后，垃圾中含有的氯元素絕大部分轉(zhuǎn)移到固相產(chǎn)物（底渣）中，使得排煙中 HCl 含量大低于常規(guī)生活垃圾焚燒爐的標準限值。

因此,熱解氣化焚燒技術(shù)和環(huán)保性能特別好, 它代表了垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展方向。

各工藝單元結(jié)構(gòu)和功能

預處理裝置由破碎機和磁選機構(gòu)成。破碎機一方面可將袋裝的垃圾破袋、分散，另一方面還能大塊的垃圾破碎成 20cm 左右大小，使垃圾在蛟龍輸送機減小垃圾進料堵塞的可能性；磁選機撿出黑色金屬回收

利用。

進料機構(gòu)由蛟龍輸運機，料箱，抓斗組成，根據(jù)工藝要求, 通過機械化實現(xiàn)進料量和進料時間的自動控制或人工控制。

本設備烘干裝置直接置于一燃室上部三分之一的空間內(nèi)，利用一燃室自下而上的熱量烘干垃圾，預干燥過程產(chǎn)生的水蒸汽和低沸點可燃氣體由一次風機送入一燃室爐膛底部參與燃燒層的燃燒及熱解層的熱解氣化。

熱解氣化爐本體采用新型的兩段式燃燒室結(jié)構(gòu)，主要由一個立式圓筒形一燃室和獨特的多腔型二燃室構(gòu)成。通過分別控制兩個燃燒室的通風量和爐膛溫度, 達到在一燃室進行缺氧燃燒和熱解氣化, 在二燃室

進行過氧燃燒的兩段式熱解氣化燃燒工藝的要求, 使垃圾充分燃燼,達到消除二次污染的環(huán)保要求。二燃室末端的兩級沉降室，利用重力沉降和折流，進一步分離煙氣中的粉塵。

通風系統(tǒng)由一次風機、引風機及相應的風煙管道及閥門儀表等附件組成。通過調(diào)節(jié)各風機及通風管道上各調(diào)節(jié)閥的開度, 實現(xiàn)對一、二燃燒室送風量及爐膛負壓的控制, 以適應燃燒工況的變化;

除渣裝置包括偏心旋轉(zhuǎn)爐排、傳動機構(gòu)。該裝置所采用的材料和獨特的結(jié)構(gòu), 可以使焚燒爐進行機械化除渣和連續(xù)運行，遇到破碎不了的結(jié)渣時，爐底排渣裝置可以直接脫離爐體強行除渣;

電氣及自動控制系統(tǒng)包括電控柜及工控器等裝置。整個系統(tǒng)的運行工況及相關工藝參數(shù)可在電腦屏上顯示, 及時控制。

性能特點                        

分散式處理，每天3-100噸處理量，熱解氣化工藝，投資少、節(jié)能環(huán)保，全國58個案例！

主要特點

城鄉(xiāng)/村鎮(zhèn)生活垃圾處理系統(tǒng)具有以下主要優(yōu)點:

1，排放達標，無二次污染

熱解氣化焚燒過程是在嚴格控制各階段的溫度及空氣量的條件下完成的，煙氣排放完全達到國家標準。尤其對抑制二惡英的產(chǎn)生有顯著效果，這是本設備與垃圾直接焚燒技術(shù)**的區(qū)別。

2,無需添加輔助燃料

除**點火需要借助外界能源外，處理過程中再無需添加任何輔助燃料，即可持續(xù)穩(wěn)定運行。

3.全自動控制，運行穩(wěn)定

通過傳感器信號反饋，經(jīng) PLC 程序自動調(diào)整電機的啟停及變頻調(diào)速，實現(xiàn)整個運行過程的全自動化，使燃燒溫度穩(wěn)定控制。全部指令、實時顯示及監(jiān)控都設置在控制柜的觸摸屏上，簡單明了，操作方便,運行安全可靠，使用壽命長。

 4.一體化整體設計

將中低溫氣化、高溫燃燒和除塵措施有機統(tǒng)一起來，采用一體化設計，實現(xiàn)設備緊湊、小型化、便于安裝和操作。

5.垃圾處理范圍廣，運行成本低，經(jīng)濟效益顯著

垃圾收集后簡單分類即可直接處理,可以焚燒各種類型的垃圾,應用范圍很廣。正常操作只需 2-3 人，耗電量少，無需另設除塵裝置，維護成本低，,還可充分回收垃圾的熱能, 生產(chǎn)熱水、蒸汽, 經(jīng)濟效益十分顯著。

6.技術(shù)靚點:獨特的內(nèi)置型預干燥裝置

利用一燃室熱量初步預熱干燥垃圾，提高入爐垃圾的溫度和熱值，降低爐膛干燥層高度，提高對高水分垃圾的適應性。獨特的一次風送風方式與通常的熱解氣化爐不同，本設計一次風包含空氣、預干燥產(chǎn)生的水蒸汽和低沸點可燃氣體，由一次風機送入爐內(nèi)。一次風管掩埋在燃燒的物料內(nèi)，從向上、向下和徑向三個方向為熱解氣化層、燃燒層、燃盡層、提供氣化劑（水蒸汽），氧氣和輔助燃料（可燃氣體），使燃燒更劇烈充分，提高煙氣中可燃成分含量。

獨特的可燃氣、煙氣引出方式

常規(guī)固定床熱解氣化爐，可燃氣、煙氣引出主要是上吸式和下吸式兩種。上吸式采用在爐膛壁面開孔引出煙氣的方法，由于引出孔靠近干燥層，可燃氣中水分、焦油含量高。下吸式由爐排下方引出煙氣，由于流經(jīng)灰渣層，煙氣中攜帶粉塵量大。本熱解氣化

爐中煙氣由內(nèi)置于爐膛，淹沒在物料中的煙管引出，其作用：

1）迫使干燥層產(chǎn)生的水蒸汽折返穿過熱解氣化層和熾熱的燃燒層，降低水分含量，提高煙氣熱值；

2）迫使熱解產(chǎn)物折返，通過熾熱的燃燒層，使其中含有的長鏈碳氫化合物（如焦油）徹底裂解，減少煙氣中焦油的含量；

3）迫使上行高溫煙氣折返，降低煙氣中粉塵濃度。

獨特的多腔體二燃室設計

二燃室內(nèi)設 4 個特制的燃燒裝置，燃燒裝置上分布的多個二次風口及中心旋風器，使進入的二次空氣形成渦流，可燃成分與氧氣得到充分的混合，燃燒劇烈。煙氣在二燃室的流程需經(jīng)過 3 次 90°折流和 2 次180°折流，減緩了流動速度，延長了煙氣在二燃室內(nèi)的停留時間（≥2s），從而確保煙氣中的可燃成分充分燃燒，抑制持久性有機污染物產(chǎn)生，降低煙氣中粉塵濃度，達到垃圾無害化處理的目標。